什么是量子计算机


什么是量子计算机

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量子计算机在处理特定问题时具有远超经典计算机的能力优势,这是因为它具有并行计算的能力 。
量子计算机是一种使用量子力学的计算机,它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算 。所以说,量子计算机是一种计算机,但它不是简单的“进阶版”计算机 。和我们现在所理解的“电脑”差别很大——两者的计算形式不一样 。
举个例子:如果经典计算机是蜡烛,量子计算机就是电灯泡 , 二者都是为了发光,但是点亮方式不同、照亮范围也有区别 。即使你不断改良蜡烛 , 也做不出来电灯泡 。
经典计算机的计算是用一系列的0和1来存储信息 。0和1系列中的每个单位被称为比特,一比特可以被设置为0或1;量子计算机是用用量子比特来存储信息 。每个量子比特不仅能设置为1或0 , 还可以设置为1和0 。
量子计算机能够同时承载更多内容 。普通的计算机单元一次只能处理一个比特;量子计算机则可以一次处理1个“量子比特”,从而使处理速度大大提升 。
量子计算机不光有强大的储存能力,它的并行计算的能力也十分强大 。就像在房间内开灯,光可以在一瞬间穿过墙壁上的所有缝隙 。量子计算机能够进行高速并行的量子计算,就是这个原理 。
量子计算:突破传统计算瓶颈、拥有指数级计算能力 。
突破传统计算瓶颈
计算机发展的瓶颈主要有两个 。首先,随着晶体管体积不断缩?。?计算机可容纳的元器件数量越来越多,产生的热量也随之增多 。其次,随着元器件体积变小,电子会穿过元器件,发生量子隧穿效应,这导致了经典计算机的比特开始变得不稳定 。
量子计算机的出现,巧妙地解决了计算机发展的瓶颈问题 。丁洪说,从原理来看,量子计算机是可逆计算机,不会丢失信息 。经典计算机则是不可逆计算机,不可逆计算过程中每个比特的操作都会有热损耗 。
拥有指数级计算能力
中国科学院郭光灿院士曾这样解释量子计算机的计算能力 。他说 , 量子比特可以制备两个逻辑态0和1的相干叠加态,换句话讲,它可以同时存储0和1 。考虑一个N个物理比特的存储器,若它是经典存储器,则它只能存储2N个可能数据当中的某一个;若它是量子存储器,则它可同时存储2N个数据 。而且随着N的增加,其存储信息的能力将呈指数级上升 。
量子计算不仅可应用于人工智能领域,提升机器学习效率,还能应对复杂情况,如实现天气的精准预测 。生活中的诸多不便如交通拥堵 , 也能依靠其算法解决 。
“(量子计算)发展非常迅速 。”丁洪说,以前普遍认为量子计算机是三、五十年之后才能出现的 。按照现在的发展速度,可能三五年后就会出现 。</p><p>目前谷歌、微软、英特尔、IBM、阿里巴巴等国际巨头都积极参与到量子计算机的研究中 。2017年12月13日,IBM宣布将与三星、摩根大通和巴克莱银行等12家主要公司合作,共同开发商用量子计算 。